动物大脑神经元活动胞外记录经验总结

动物装chamber

实验动物异氟烷麻醉状态下实施开颅，移除实验目标脑区的颅骨（勿动脑膜），留出圆形开孔，在开孔上通过牙科水泥和小螺钉将一个钛合金的chamber固定在开孔处，然后拧上chamber盖子，缝合皮肤，恢复一个月，期间注意观察是否感染，若有化脓，可以注射3天头孢或撒上磺胺晶体。

动物预备

Chamber如果保持3天以上不开启，chamber脑膜表面就会生长出息肉和血豆腐，因此在chamber安装后第一次开启chamber时需要清理chamber。清chamber主要用脑膜刮勺轻轻地刮脑膜表面，直至露出微白色、平整光滑、富有弹性的脑膜。整个过程需要在无菌环境下操作，第一次清理耗时长，需要在用氯胺酮麻醉的状况下清理。每天实验前都要进行这个操作。

频繁刮脑膜会刺激脑膜增生，因此在实验一段时间以后可能会出现脑膜增厚、电极穿刺时弯折的情况，此时就需要来一次撕脑膜的过程。需要将动物在手术台上用异氟烷麻醉，然后在立式显微镜的辅助下观察脑膜的增生状况，然后用刮勺与小镊子清除多余的脑膜。增生的脑膜在显微镜下是纤维状，纵横交错，不平整，韧性大，比较坚硬。刮的时候需要在边缘处刮开一个小口，然后用镊子夹住口子，用刮勺向上撩拨，直到一大片脑膜被拨起来，然后用眼科剪剪掉，露出平整的脑膜。注意刮勺不要向下用力，以免捅破脑膜，也不要用镊子撕扯，以免撕开脑膜。整个过程需要耐心、细心和手感。

神经元活动记录与采集系统

神经元电活动胞外记录主要采集神经spike信号，电压在数十个毫伏左右。采集信号时将包裹有玻璃的金属电极刺破脑膜扎入脑膜下，神经信号传入电极，电极信号经headstage，前端放大器，然后通过光纤传给BlackRock Cerebus（一台信号采集设备），Cerebus将信号通过以太网线传给用户电脑，电脑中配套的Cerebus Central Suit软件可以呈现信号，用户也可以通过该软件来选择、观察和存储信号。

-> headstage

玻璃金属电极在使用前需要将尖端浸泡在生理盐水中测电阻，电阻在2-5兆欧可用。此外还可以辅助以显微镜下观察，能看到尖端是否弯折，一般尖端如削尖的铅笔。电极扎入脑前需要先用酒精浸泡10分钟消毒。

电极需要用guid tube来引导扎入，guid tube能保护电极尖端在用手操作时不至因碰触而折弯，也能在电极扎入脑时起到一定的支撑作用。Guid tube可以用长长的针管制作，需要刚好插进去电极。Guid tube在使用前也要消毒十分钟。

Guid tube和电极需要安装在NAN drive上，drive前端是一根铅笔样的不锈钢杆子，能以缓慢的速稳定地推进电极，drive连在NAN主机上，主机与用户电脑通过NAN软件交互，用户可以通过软件控制driver的推进速度。Driver通过adaptor（一个自制的环形金属部件，能套在chamber上固定）固定在chamber上。Chamber、Adaptor、Driver、电极，都固定在了颅骨上，因此能稳定地推进电极。据说某些情况下为了防止电极随脑膜的轻微震动，可以在chamber中灌注琼脂，起到压抑脑膜振幅的作用。

前端放大器能将微小的信号放大，因此在电极下行过程中和采集过程中如果需要用手碰触电路，需要关闭放大器操作，以免烧坏放大器。

Headstage上有电极channels孔，也有GND和REF孔，即地线和参考电极。如果只扎一个电极，则需要将一个channel与电极尾相连，GND与远离chamber的其他躯体位置相连，REF可以连在guid tube上，guid tube的尖端要碰触到脑膜，可以在chamber内滴入生理盐水，保证tube和脑膜稳定联通，如果tube和脑膜之间很近，一会儿贴住一会儿松开，会带来规律振荡的噪音，可以把tube往外一些，使二者不要太近。此时，电极与地、REF与地就形成两个电压，二者之差就是神经活动电压。

电极如同天线，对空间中的电磁波很敏感，如前端放大器电源发出的辐射、附近台灯发出的辐射、红外灯发出的辐射等、即使将一个金属靠近电极，也能将空间的电磁波引导投射到电极。因此需要在电极和driver周围加铜网来屏蔽，铜网与GND相连，也需要把铜网接实验室的地，铜网可以做很大，完全罩住动物脑袋及周围，方便省事。注意不要让铜网与电极、REF和drive杆子接触。Driver的NAN主机后面的环形细线要悬空，外壳要接地，否则会带来很大的噪声，通过Driver的控制线传递到电极。为了使外壳良好接地，可以用锉刀搓掉一部分外壳漆皮，将裸露部分和实验室的地用铜网贴合。给动物提供water reward的电磁阀在开合时能引发巨大的磁场变化，带来虚假的spike信号，可以考虑用厚的铁磁盒子隐藏电磁阀或将电磁阀拉远。

信号采集过程

1、将动物chamber打开，清理chamber，露出脑膜。滴入几滴生理盐水。

2、在chamber上安装adaptor。然后将动物推入记录室（屏蔽室）。

3、将酒精浸泡过的电极和guide tube连到driver上，再将driver拧到adaptor上，然后将guide tube用镊子往下推，直至碰触到脑膜，可以发现能弹回来。

4、插上driver控制线，将headstage上的channel、GND、REF分别连到电极尾巴、离chamber远的某个躯体位置和guidetube上。

5、罩上铜网，铜网连GND以及实验室地。

6、打开前放和NAN主机，打开Cerebus软件和NAN软件，一边观察电极信号变化一边推进电极。

7、当电极进入脑膜并靠近细胞时，噪声在35mv以内，同时能看到有spike波形。如果将cerebus主机与audio联通，还可以通过audio的声音来考察spike。Spike的声音比噪声大，很短促，发出pu pu pu或pa pa pa的声音。一般细胞都有自发放，所以只要电极扎到脑中，大多数情况下是可以听到较为频繁的spike声音的。

8、实验结束后，缓慢退出电极。将电极浸泡水中一夜。动物chamber清理后，拧好chamber盖子，放回笼子。